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行业领域

高端装备制造产业

需求背景

大功率红光半导体激光芯片的研发的技术需求背景可能包括以下几个方面：

1、工业应用需求：在工业领域，大功率红光半导体激光芯片可用于激光切割、激光打标、激光焊接等生产过程中，提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量。因此，对于大功率红光半导体激光芯片的研发，以满足工业应用的需求，是其中一个重要的技术需求背景。

2、科研应用需求：在科研领域，大功率红光半导体激光芯片可用于激光光谱学、量子光学、非线性光学等研究领域，为科学研究提供更准确、更稳定的实验条件。因此，对于大功率红光半导体激光芯片的研发，以满足科研应用的需求，也是其中一个重要的技术需求背景。

3、医疗应用需求：在医疗领域，大功率红光半导体激光芯片可用于激光治疗、激光手术等医疗过程中，提高治疗效果、降低副作用、减轻患者痛苦。因此，对于大功率红光半导体激光芯片的研发，以满足医疗应用的需求，也是其中一个重要的技术需求背景。

4、技术创新需求：随着科技的不断发展，对于大功率红光半导体激光芯片的技术创新需求也不断增加。例如，在芯片设计、材料选择、制造工艺等方面进行创新，以提高芯片的性能、降低成本、提高可靠性等方面，都是技术创新的重要方向。

需解决的主要技术难题

大功率红光半导体激光芯片研发的主要技术难题：

1)波长短波化。人眼的视觉灵敏度随着波长的降低而增大，比如人眼在640 nm的敏感系数是660 nm的3倍。要获得更好的视觉体验，必须缩短激光光源的波长。

2）提高大功率红光激光器的可靠性和使用寿命。灾变腔面损伤(Catastrophically Optical Mirror Damage即COD)是影响半导体激光器的最大输出功率和器件寿命的一个重要因素。对半导体激光腔面进行钝化，提高COD的水平。

期望实现的主要技术目标

大功率红光半导体激光芯片研发主要技术目标：

1、建立边发射红光半导体激光芯片的整套外延和加工工艺，首先在低功率芯片(<100 mW)方面实现量产，逐渐替代国外产品。为国内的高清激光电视，投影仪，汽车抬头显示，虚拟显示等新兴行业提供完全自主的国产激光芯片。

2、在3年内实现小批量量产，销售（应用）规模或发货量超过50万只，销售额2000万元，国内市场占有率达到20%等。在5年内实现大规模量产，销售（应用）规模或发货量超过800万只，销售额40000万元，国内市场占有率达到50%。

需求解析

解析单位：“科创中国”北斗卫星导航创新技术产业化与国际合作产业科技服务团（中国卫星导航定位协会） 解析时间：2023-11-08

蒋俊

重庆大学

教授

综合评价

功率输出： 高功率输出是大功率红光半导体激光芯片的主要特征。评价标准通常包括最大功率输出和持续工作时间，确保在长时间使用中仍能保持稳定的功率输出。 波长范围： 评估芯片的波长范围，确保它覆盖特定应用需求的波长范围。不同应用领域可能需要特定波长的激光光源。 光谱纯度： 评估激光光谱的纯度和稳定性，确保输出光束的光谱质量符合特定应用的要求。 光电转换效率： 评估芯片的光电转换效率，即输入电功率和输出光功率的比值。高效率通常意味着更少的能源浪费和更低的发热量。 光束质量： 评估光束的质量，包括光束的焦点直径、散斑等参数，这些参数直接影响激光光束的聚焦能力和稳定性。 稳定性和可靠性： 评估芯片在长时间工作下的性能稳定性和可靠性，包括温度稳定性、光功率稳定性、寿命等。这些因素影响设备的长期稳定运行和维护成本。 制造成本： 评估制造芯片的成本，包括材料成本、加工成本、测试成本等。制造成本的降低可以提高产品的竞争力。 环境适应性： 考虑芯片在不同环境条件下的适应性，包括温度范围、湿度范围、抗辐射性等。在不同工作环境下的稳定性和可靠性对应用领域的选择具有重要意义。 集成性和封装技术：

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